Las bombas de calor pueden reducir las emisiones de carbono asociadas con la calefacciĆ³n de edificios, y muchos estados se han fijado objetivos agresivos para aumentar su uso en las prĆ³ximas dĆ©cadas. Pero si bien las bombas de calor suelen ser una opciĆ³n mĆ”s barata para las nuevas construcciones, lograr que los propietarios las instalen en casas existentes no es tan fĆ”cil.
Los precios actuales de la energĆa, incluido el creciente costo de la electricidad, significan que los propietarios de viviendas podrĆan enfrentar facturas de calefacciĆ³n mĆ”s altas si reemplazan los sistemas de calefacciĆ³n existentes con bombas de calor, al menos en algunas regiones del paĆs.
Las bombas de calor, que utilizan electricidad para trasladar el calor del exterior al interior, se utilizan sĆ³lo en el 14% de los hogares estadounidenses. Son comunes principalmente en los estados cĆ”lidos del sur, como Florida, donde las necesidades de calefacciĆ³n en invierno son relativamente bajas. En el noreste, donde los inviernos son mĆ”s frĆos y mĆ”s largos, sĆ³lo alrededor del 5% de los hogares utilizan una bomba de calor.
En nuestro nuevo estudio, mi coautor Dan Schrag y yo examinamos cĆ³mo la adopciĆ³n de bombas de calor cambiarĆa las facturas anuales de calefacciĆ³n de un hogar de tamaƱo promedio en todos los condados de EE. UU. QuerĆamos comprender dĆ³nde las bombas de calor ya pueden ser rentables y dĆ³nde otros factores pueden impedir que los hogares hagan el cambio.
Gran variaciĆ³n en la calefacciĆ³n del hogar.
En todo Estados Unidos, la gente calienta sus hogares con una variedad de combustibles, en gran parte debido a diferencias en el clima, los precios y la infraestructura. En las regiones mĆ”s frĆas (los estados del norte y los estados al otro lado de las MontaƱas Rocosas), la mayorĆa de la gente usa gas natural o propano para proporcionar calefacciĆ³n confiable en invierno. En California, la mayorĆa de los hogares tambiĆ©n utilizan gas natural para calefacciĆ³n.
En los estados mĆ”s cĆ”lidos del sur, incluidos Florida y Texas, donde las tarifas de electricidad son mĆ”s baratas, la mayorĆa de los hogares usan electricidad para calefacciĆ³n, ya sea en hornos elĆ©ctricos, zĆ³calos o para hacer funcionar bombas de calor. En el noroeste del PacĆfico, donde los precios de la electricidad son bajos debido a la abundante energĆa hidroelĆ©ctrica, la electricidad es tambiĆ©n el combustible dominante para la calefacciĆ³n.
El tipo de comunidad tambiĆ©n influye en la elecciĆ³n del combustible en las viviendas. Los hogares de las ciudades utilizan gas natural con mĆ”s frecuencia que los de las zonas rurales, donde las redes de distribuciĆ³n de gas natural no estĆ”n tan bien desarrolladas. En las zonas rurales, es mĆ”s probable que los hogares utilicen combustible para calefacciĆ³n y propano, que pueden almacenarse en tanques en la propiedad. El petrĆ³leo tambiĆ©n se utiliza con mayor frecuencia en el noreste, donde las propiedades son mĆ”s antiguas, especialmente en Nueva Inglaterra, donde un tercio de los hogares todavĆa dependen del petrĆ³leo para calefacciĆ³n.
¿Por quĆ© bombas de calor?
En lugar de generar calor quemando directamente combustibles que emiten carbono, como el gas natural, las bombas de calor utilizan electricidad para transferir calor de un lugar a otro. Las bombas de calor de fuente de aire extraen calor del aire exterior, y las bombas de calor de fuente terrestre, a veces llamadas bombas de calor geotƩrmicas, extraen el calor almacenado en el suelo.
La eficiencia de una bomba de calor depende del clima local: una bomba de calor que funcione en Florida proporcionarĆ” mĆ”s calor por unidad de electricidad utilizada que una en estados mĆ”s frĆos del norte, como Minnesota o Massachusetts.
Pero son muy eficientes: una bomba de calor de fuente de aire puede reducir el consumo de energĆa de calefacciĆ³n del hogar entre un 30% y un 50% aproximadamente en comparaciĆ³n con los sistemas existentes basados en fĆ³siles y hasta un 75% en comparaciĆ³n con sistemas elĆ©ctricos ineficientes como los calentadores de zĆ³calo.
Las bombas de calor tambiĆ©n pueden reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, aunque esto depende de cĆ³mo se produce su electricidad: ya sea a partir de combustibles fĆ³siles o de energĆas mĆ”s limpias como la eĆ³lica y la solar.
Las bombas de calor pueden reducir las facturas de calefacciĆ³n
Descubrimos que para los hogares que actualmente utilizan petrĆ³leo, propano o formas de calefacciĆ³n elĆ©ctrica sin bomba de calor (como hornos elĆ©ctricos o calentadores de resistencia), la instalaciĆ³n de una bomba de calor reducirĆa las facturas de calefacciĆ³n en todas partes del paĆs.
La cantidad que un hogar puede ahorrar en costos de energĆa con una bomba de calor depende de la regiĆ³n y el tipo de calefacciĆ³n, con un promedio de entre $200 y $500 por aƱo para un hogar de tamaƱo promedio que actualmente usa propano o petrĆ³leo.
Sin embargo, los ahorros pueden ser significativamente mayores: encontramos la mayor oportunidad de ahorro en los hogares que utilizan formas ineficientes de calefacciĆ³n elĆ©ctrica en las regiones del norte. Los altos precios de la electricidad en el noreste, por ejemplo, significan que las bombas de calor pueden ahorrar a los consumidores hasta $3,000 al aƱo sobre lo que pagarĆan por calentar con una caldera elĆ©ctrica o un zĆ³calo.
El reto de reconvertir viviendas que utilizan gas natural
Desafortunadamente, para los hogares que utilizan gas natural en las regiones mĆ”s frĆas del norte, que representan aproximadamente la mitad de las necesidades anuales de calefacciĆ³n del paĆs, la instalaciĆ³n de una bomba de calor podrĆa aumentar sus facturas anuales de calefacciĆ³n. Nuestro anĆ”lisis muestra que las facturas podrĆan aumentar hasta 1.200 dĆ³lares al aƱo en las regiones del norte, donde los costos de la electricidad son hasta cinco veces mĆ”s altos que los del gas natural por kilovatio-hora.
Incluso los hogares que instalen bombas de calor geotĆ©rmicas, el tipo mĆ”s eficiente de bomba de calor, seguirĆan viendo aumentar sus facturas en las regiones con los precios de electricidad mĆ”s altos en relaciĆ³n con el gas natural.
Costos de instalaciĆ³n
En partes del paĆs donde los hogares experimentarĆan una caĆda en los costos de energĆa despuĆ©s de instalar una bomba de calor, los ahorros eventualmente compensarĆan los costos iniciales. Pero esos costos pueden ser significativos y disuadir a la gente de comprar.
Cuesta un promedio de $17,000 instalar una bomba de calor de fuente de aire y generalmente al menos $30,000 instalar una bomba de calor de fuente terrestre.
Es posible que algunos hogares tambiĆ©n necesiten actualizar sus sistemas elĆ©ctricos, lo que puede aumentar aĆŗn mĆ”s el costo total de la instalaciĆ³n, en algunos casos en decenas de miles de dĆ³lares, si se requieren costosas actualizaciones del servicio.
En lugares donde el aire acondicionado es tĆpico, las casas pueden recuperar algunos costos utilizando bombas de calor para reemplazar sus unidades de aire acondicionado y sus sistemas de calefacciĆ³n. Por ejemplo, un nuevo programa en California tiene como objetivo alentar a los propietarios de viviendas que instalan aire acondicionado central o reemplazan sistemas de aire acondicionado averiados a obtener bombas de calor energĆ©ticamente eficientes que proporcionen calefacciĆ³n y refrigeraciĆ³n.
El precio creciente de la electricidad
El principal hallazgo de nuestro anƔlisis fue que el precio de la electricidad es clave para animar a la gente a instalar bombas de calor.
Los precios de la electricidad se han disparado en todo Estados Unidos en los Ćŗltimos aƱos, impulsados por factores como el clima extremo, el envejecimiento de la infraestructura y la creciente demanda de electricidad. La nueva demanda de centros de datos ha aƱadido presiĆ³n adicional y ha planteado dudas sobre quiĆ©n soporta estos costos.
Las instalaciones de bombas de calor tambiĆ©n aumentarĆ”n la demanda de electricidad en la red: la electrificaciĆ³n total de la calefacciĆ³n domĆ©stica en todo el paĆs aumentarĆa la demanda mĆ”xima de electricidad en alrededor de un 70%. Pero las bombas de calor, cuando se utilizan junto con otras tecnologĆas como el almacenamiento de agua caliente, pueden brindar oportunidades de equilibrio de la red y combinarse con estructuras con descuento o de tiempo de uso para reducir los costos operativos generales. En algunos estados, los reguladores han ordenado a las empresas de servicios pĆŗblicos que reduzcan los costos de electricidad para los hogares que utilizan bombas de calor.
Pero, en Ćŗltima instancia, lograr que los hogares adopten las bombas de calor y una electrificaciĆ³n mĆ”s amplia en toda la economĆa, incluidos los vehĆculos elĆ©ctricos, requerirĆ” algo mĆ”s que soluciones tecnolĆ³gicas y mucha mĆ”s electricidad: requerirĆ” precios de electricidad mĆ”s bajos.
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